CN106287137A - 一种多自由度云台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多自由度云台，包括固定架安装座和连接架安装座，固定架安装座包括支撑基板，连接架安装座包括位于支撑基板上部的连接块，支撑基板内设置有移动套；在移动套的轴向一端对应支撑基板的上部固定有连接基板，在连接块与连接基板接触连接，在移动套的上还同轴活动连接有夹紧板A，使得支撑基板夹紧于夹紧板A和连接基板之间；连接块的侧壁包括四个呈矩形布置的顶推面；在支撑基板上还固定有连接座；推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B均通过螺纹与连接座连接且推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B轴线与支撑基板平行；推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B的端部分别与连接孔的四个顶推面接触。

Description

一种多自由度云台

技术领域

本发明涉及一种多自由度云台，属于射频仿真目标模拟系统的技术领域。

背景技术

常见的设计方法为：采用六个自由度依次（由下至上）叠加的方案，该种六自由度云台最下层为实现上下位移和左右位移的机构，采用燕尾槽结合丝杆传动的结构形式（反向有回差）；中间层为俯仰角度和偏航角度的机构，采用齿轮传动和框架的结构形式（反向有回差，且锁紧不易）；最上层为前后位移和极化角度的机构，采用涡轮蜗杆的结构形式（反向有回差）。

该种方法的缺点是：

1、体积大，安装空间要求高；

2、重量重，对安装载体要求高；

3、调节时各自由度之间互相干扰，需要反复调节，耗时费力效率低；

4、部分自由度反向有回差；

5、结构复杂，成本高；

6、可靠性低，由于自身结构变形等因素，调整好的自由度易漂移。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的技术问题，提供一种多自由度云台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多自由度云台，包括固定架安装座和连接架安装座，所述固定架安装座包括一个支撑基板，所述连接架安装座包括一个位于支撑基板上部的连接块，其中连接块通过一个轴向调节组件与支撑基板连接；

所述支撑基板内设置有一个连接孔，所述轴向调节组件包括一个穿过连接孔的移动套，移动套与连接孔同轴，移动套的外壁与连接孔的内壁之间设置有移动区间；在所述移动套的轴向一端对应支撑基板的上部固定有一个连接基板，在所述连接块与连接基板接触连接，在所述移动套的上还同轴活动连接有一个夹紧板A，通过夹紧板A的移动，使得支撑基板夹紧于夹紧板A和连接基板之间；

所述连接块的侧壁包括四个呈矩形布置的顶推面；在所述支撑基板上还固定有一个用于驱动连接块平面移动的周向调节组件，所述周向调节组件包括平面推杆机构A和平面推杆机构B；其中平面推杆机构A包括互相对称设置的推动杆A和锁紧杆A，所述推动杆A和锁紧杆A与支撑基板之间通过连接座固定连接，所述推动杆A和锁紧杆A的端部顶压在连接块的侧壁上；其中平面推杆机构B包括互相对称设置的推动杆B和锁紧杆B，所述推动杆B和锁紧杆B与支撑基板之间通过连接座固定连接，所述推动杆B和锁紧杆B的端部顶压在连接块的侧壁上；其中推动杆A和锁紧杆A所在的移动轴线A与推动杆B和锁紧杆B所在的移动轴线B垂直，所述推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B的端部分别与连接孔的四个顶推面接触。

作为本发明的进一步改进，所述轴向调节组件还包括一个同轴设置在移动套内的摆动轴杆，所述摆动轴杆的端部与连接块固定连接，所述摆动轴杆的外壁与移动套的内壁之间设置有摆动间隙；所述连接基板为套接在移动套外壁的环形结构，所述连接块与连接基板的接触面为球面结构，所述连接基板表面设置有一个环形凹槽，环形凹槽底部的截面为弧形与前述连接块的球面贴合；

在所述摆动轴杆上还固定有一个环形的夹紧板B，在所述夹紧板B表面设置有球面状凹槽；在所述移动套背向连接基板的一端固定连接有一个支撑环，在所述支撑环的一侧面上设置有与前述球面状凹槽对应的环形的弧形凸起；

所述连接块的顶推面与支撑基板表面之间倾斜设置。

作为本发明的进一步改进，所述连接块的横截面为等腰梯形结构，连接块的梯形下底边与连接基板接触，顶推面位于连接块的等腰梯形的斜边上。

作为本发明的进一步改进，在所述摆动轴杆内套接有一个旋转杆，所述旋转杆与摆动轴杆之间滑动连接；所述连接块内同轴转动连接有一个旋转块，所述旋转杆与旋转块之间同步固定连接，在所述摆动轴杆的端部外壁还固定有一个旋转杆锁定环。

作为本发明的进一步改进，旋转杆锁定环上设置有一个压紧环，所述压紧环的内壁为渐缩结构，其缩口端背向连接块，在所述压紧环与旋转杆之间还设置有一个压紧套，所述压紧套的截面为直角三角形，压紧套的两个直角边分别与摆动轴杆的端部以及与旋转杆的表面接触，所述压紧套的斜边与压紧环的渐缩面接触，所述压紧套在压紧环的挤压下，压紧在旋转杆的表面。

作为本发明的进一步改进，在所述旋转杆的端部设置有一个连接板，在所述连接板上转动连接有一个螺栓，在所述旋转块内固定连接有一个螺套，所述螺栓与螺套之间通过螺纹连接。

作为本发明的进一步改进，在所述旋转杆的端部还固定有一个用于旋转旋转杆的旋转环。

作为本发明的进一步改进，所述推动杆A的端部通过万向球结构连接有一个顶块A，所述顶块A包括一个与顶推面接触的顶压面A；所述推动杆B的端部通过万向球结构连接有一个顶块B，所述顶块B包括一个与顶推面接触的顶压面B。

作为本发明的进一步改进，在所述支撑基板上沿支撑基板的边缘设置有一个连接环，所述推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B与连接环之间通过螺纹连接。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧杆A包括一个与支撑基板固定的压杆A，在所述压杆A内同轴滑动连接有一个顶推杆A，所述压杆A与顶推杆A之间通过舒张弹簧弹性连接；顶推杆A的端部与连接块接触；所述锁紧杆B包括一个与支撑基板固定的压杆B，在所述压杆B内同轴滑动连接有一个顶推杆B，所述压杆B与顶推杆B之间通过舒张弹簧弹性连接；顶推杆B的端部与连接块接触。

本发明的有益效果是：

1、减少调节和锁紧手柄。其中“左右位移”与“偏航角度”共用一对手柄，“上下位移”与“俯仰角度”共用一对手柄。

2、六自由度云台的固定件之间采用紧固螺钉连接，移动件与固定件之间采用丝杆传动的原理实现技术指标，且调节过程中始终有预紧力，解决了回差的问题。

3、零件设计时，根据目标位置设计关键尺寸，从而达到各自由度调节时不干扰。

4、采用框架结构，结构可靠性高，不易变形，零件设计时采用轻化处理，重量轻。

5、摆动轴杆可以实现连接架的轴向摆动，提高本结构的可调自由度，从而提高本产品的泛用程度。

6、倾斜设置的顶推面使得顶推杆的挤压力可以分解到倾斜方向上，从而使得顶推杆可以方便的实现对摆动轴杆摆动角度的微调。

7、旋转杆可以实现连接架的绕轴摆动，提高自由度。

8、旋转杆锁定机构可以在需要旋转杆转动时，降低转动阻尼，不需要转动时，提供良好的固定能力。

9、螺杆结构可以方便的实现连接块的轴向移动，进一步提高自由度。

10、万向球结构可以在任何角度下，保证推动杆与推动块连接块的接触面积，保证稳定性。

11、弹性的压杆机构可以防止推动杆因为螺纹连接所产生的反向回差，提高精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的剖面图；

图2是本发明的俯视图。

图中：1、连接块；1-2、顶推面；1-3、螺套；1-4、摆动轴杆；1-5、旋转块；2、推动杆A；2-1、万向球结构；2-2、顶块A；3、推动杆A；3-1、锁紧杆B；3-2、球头；4、连接环；4-1、支撑基板；5-1、连接基板；5-2、夹紧板A；5-3、移动套；6-1、支撑环；6-2、夹紧板；7-1、旋转杆锁定环；7-2、压紧环；7-3、压紧套；7-4、旋转杆；8-1、旋转拨环C；8-2、螺栓；9、连接支架；10、连接柱；11、推动杆B；12、锁紧杆A。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种多自由度云台，其主要用于观察镜与支架的可调式连接之用，其主要包括一个支撑基板，在所述支撑基板上固定有一个连接环，在所述连接环上两两垂直设置有推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B，且推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B均位于连接环的径向轴线上；其中所述锁紧杆A包括一个与连接环之间通过螺纹连接的压杆A，在所述压杆A内同轴滑动连接有一个顶推杆A，所述压杆A与顶推杆A之间通过舒张弹簧弹性连接；所述锁紧杆B包括一个与连接环之间通过螺纹连接的压杆B，在所述压杆B内同轴滑动连接有一个顶推杆B，所述压杆B与顶推杆B之间通过舒张弹簧弹性连接；在所述推动杆A、推动杆B、压杆A、压杆B的端部上还均固定有一个驱动旋钮；

所述连接块的侧壁包括四个呈矩形布置的顶推面，所述连接块的横截面为等腰梯形结构，连接块的梯形下底边与连接基板接触，顶推面位于连接块的等腰梯形的斜边上；

所述推动杆A的端部通过万向球结构连接有一个方形的顶块A，所述顶块A包括一个与顶推面接触的顶压面A；所述推动杆B的端部通过万向球结构连接有一个方形的顶块B，所述顶块B包括一个与顶推面接触的顶压面B；所述压杆A和压杆B的端部为球头状，压杆A、压杆B的端部分别顶压在连接块的其中另外两个相邻的顶推面上；

在所述连接环的端部还阵列设置有若干用于安装连接支架的螺钉孔，连接支架包括一个与连接环固定连接的底环以及一个顶环，底环与顶环之间通过若干支撑杆连接，而顶环则用于连接各类调节支架；

在所述支撑基板的中部设置有一个连接孔，在所述连接孔内通过一个轴向调节组件连接有一个连接块；所述轴向调节组件包括一个移动套，移动套的中部穿过连接孔，且与连接孔的内壁之间预留有移动间隙，在移动套的轴向一端对应支撑基板的上表面固定有一个连接基板，连接基板为铜质材料制成，在移动套上还通过螺纹可调节式的固定连接有一个夹紧板A，支撑基板则被夹紧于夹紧板A和连接基板之间，在夹紧板A的外围加工有粗糙的凸起颗粒以提高摩擦力，同时也可以在外围安装一个旋转拨环A以方便旋转；

在移动套内设置有一个摆动轴杆，摆动轴杆的外壁与移动套的内壁之间设置有摆动间隙，连接块固定在摆动轴杆的端部，其中连接块的底部为一个球面结构，其中部固定连接摆动轴杆，同时支撑基板上设置有球面结构的凹槽，其中部设置螺纹孔A用于与移动套的外壁连接，同时连接块的底面与支撑基板接触；

同时在移动套背向连接基板的另一端端部设置有一个支撑环，所述支撑环的下表面也为球面结构，其中部设置螺纹孔B与移动套的外壁连接，在所述摆动轴杆上通过螺纹连接有夹紧板，夹紧板上设置有球面状的凹槽，夹紧板的中部设置有螺纹孔C用于与摆动轴杆连接，所述支撑环的球面端部与夹紧板的球面凹槽接触，支撑环的外围同样加工有粗糙的凸起颗粒以提高摩擦力，同时在支撑环的外围可以安装一个旋转拨环D以方便旋转；

在所述摆动轴杆的内部还同轴套接有一个旋转杆，所述旋转杆与摆动轴杆转动之间可以同轴互相转动，在旋转杆的端部还固定有一个旋转拨环C，在所述旋转拨环C上转动连接有一个螺栓，所述螺栓穿入到旋转杆内，所述连接块内转动连接有一个圆板状的旋转块，旋转块上设置有用于连接观察镜连接支架的若干螺钉孔，旋转块的背部固定有一个螺套，所述螺栓与螺套之间通过螺纹连接；

在所述摆动轴杆的端部固定有一个旋转杆锁定环，旋转杆锁定环上设置有一个压紧环，所述压紧环的内壁为渐缩结构，其缩口端背向连接块，在所述压紧环与旋转杆之间还设置有一个压紧套，所述压紧套的截面为直角三角形，压紧套的两个直角边分别与摆动轴杆的端部以及与旋转杆的表面接触，所述压紧套的斜边与压紧环的渐缩面接触，所述压紧套在压紧环的挤压下，压紧在旋转杆的表面，在压紧环外围固定有旋转拨环B；

左右位移：将“旋转拨环A”松开， 旋转“推动杆A”，推动杆A挤压连接块的顶推面，使得连接块发生轴向移动，而其他部位在螺纹的固定下，处于一个整体结构，不会发生相对移动，如靠近目标，则继续旋转“推动杆A”；如靠近目标，则反向旋转“推动杆A”，连接块在压杆A的推动下反向移动，完成后拧紧“旋转拨环A”，如果压杆A推动力不足，则可以通过旋转压杆A压紧舒张弹簧，提高弹性力；

上下位移：将“旋转拨环A”松开，旋转“推动杆B”，如连接块的位置靠近目标参数，则继续；如靠近目标，则反向旋转“推动杆B”，连接块在压杆B的推动下反向移动，完成后拧紧“旋转拨环A”；

偏航角度：拧紧除“旋转拨环D”之外的其他转动环，将“旋转拨环D”松开， 旋转“推动杆A”，使得推动杆A端部的顶压面A推动顶推面，通过顶推面的斜面，使得摆动轴杆发生偏摆，摆动轴杆的轴向两端的球面和球面槽引导摆动轴杆作一定角度摆动，如靠近目标，则继续旋转“推动杆A”；如远离目标，则反向旋转“推动杆A”，完成后拧紧“旋转拨环D”；

俯仰角度：同样的，将“旋转拨环D”松开， 旋转“推动杆B”，使得推动杆B端部的顶压面B推动顶推面，提高顶推面的斜面，使得摆动轴杆发生篇摆，摆动轴杆的轴向两端的球面和球面槽引导摆动轴杆作一定角度摆动，如靠近目标，则继续；如远离目标，则反向旋转“推动杆B”，连接块在压杆B的推动下反向摆动，完成后拧紧“旋转拨环D”；

前后位移：将“旋转拨环B”松开，用十字起子逆时针拧处于“旋转拨环C”中的螺钉，连接块内的旋转块发生移动，如靠近目标，则继续；如远离目标，则反向旋转螺钉，完成后拧紧“旋转拨环B”；

极化角度：将“旋转拨环B”松开，顺时针旋转“旋转拨环C”，连接块内的旋转块发生转动，如靠近目标，则继续；如远离目标，则反向旋转“旋转拨环C”，完成后拧紧“旋转拨环B”；

云台在调节过程中，“旋转拨环A、B、旋转杆锁定环”其中的两个应处于锁紧状态！另一个处于松开状态；

本文所述的目标是指安装在旋转块上的连接柱所连接的镜头中所见的参照物，其中镜头会因为镜头相对安装在连接支架相对位置的改变，使得参照物与镜头中标线的标准位置发生改变。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种多自由度云台，包括固定架安装座和连接架安装座，其特征是：所述固定架安装座包括一个支撑基板，所述连接架安装座包括一个位于支撑基板上部的连接块，其中连接块通过一个轴向调节组件与支撑基板连接；

所述支撑基板内设置有一个连接孔，所述轴向调节组件包括一个穿过连接孔的移动套，移动套与连接孔同轴，移动套的外壁与连接孔的内壁之间设置有移动区间；在所述移动套的轴向一端对应支撑基板的上部固定有一个连接基板，在所述连接块与连接基板接触连接，在所述移动套的上还同轴活动连接有一个夹紧板A，通过夹紧板A的移动，使得支撑基板夹紧于夹紧板A和连接基板之间；

所述连接块的侧壁包括四个呈矩形布置的顶推面；在所述支撑基板上还固定有一个用于驱动连接块平面移动的周向调节组件，所述周向调节组件包括平面推杆机构A和平面推杆机构B；其中平面推杆机构A包括互相对称设置的推动杆A和锁紧杆A，所述推动杆A和锁紧杆A与支撑基板之间通过连接座固定连接，所述推动杆A和锁紧杆A的端部顶压在连接块的侧壁上；其中平面推杆机构B包括互相对称设置的推动杆B和锁紧杆B，所述推动杆B和锁紧杆B与支撑基板之间通过连接座固定连接，所述推动杆B和锁紧杆B的端部顶压在连接块的侧壁上；其中推动杆A和锁紧杆A所在的移动轴线A与推动杆B和锁紧杆B所在的移动轴线B垂直，所述推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B的端部分别与连接孔的四个顶推面接触。

2.如权利要求1所述的一种多自由度云台，其特征是：所述轴向调节组件还包括一个同轴设置在移动套内的摆动轴杆，所述摆动轴杆的端部与连接块固定连接，所述摆动轴杆的外壁与移动套的内壁之间设置有摆动间隙；所述连接基板为套接在移动套外壁的环形结构，所述连接块与连接基板的接触面为球面结构，所述连接基板表面设置有一个环形凹槽，环形凹槽底部的截面为弧形与前述连接块的球面贴合；

在所述摆动轴杆上还固定有一个环形的夹紧板B，在所述夹紧板B表面设置有球面状凹槽；在所述移动套背向连接基板的一端固定连接有一个支撑环，在所述支撑环的一侧面上设置有与前述球面状凹槽对应的环形的弧形凸起；

所述连接块的顶推面与支撑基板表面之间倾斜设置。

3.如权利要求2所述的一种多自由度云台，其特征是：所述连接块的横截面为等腰梯形结构，连接块的梯形下底边与连接基板接触，顶推面位于连接块的等腰梯形的斜边上。

4.如权利要求2所述的一种多自由度云台，其特征是：在所述摆动轴杆内套接有一个旋转杆，所述旋转杆与摆动轴杆之间滑动连接；所述连接块内同轴转动连接有一个旋转块，所述旋转杆与旋转块之间同步固定连接，在所述摆动轴杆的端部外壁还固定有一个旋转杆锁定环。

5.如权利要求4所述的一种多自由度云台，其特征是：旋转杆锁定环上设置有一个压紧环，所述压紧环的内壁为渐缩结构，其缩口端背向连接块，在所述压紧环与旋转杆之间还设置有一个压紧套，所述压紧套的截面为直角三角形，压紧套的两个直角边分别与摆动轴杆的端部以及与旋转杆的表面接触，所述压紧套的斜边与压紧环的渐缩面接触，所述压紧套在压紧环的挤压下，压紧在旋转杆的表面。

6.如权利要求4所述的一种多自由度云台，其特征是：在所述旋转杆的端部设置有一个连接板，在所述连接板上转动连接有一个螺栓，在所述旋转块内固定连接有一个螺套，所述螺栓与螺套之间通过螺纹连接。

7.如权利要求4所述的一种多自由度云台，其特征是：在所述旋转杆的端部还固定有一个用于旋转旋转杆的旋转环。

8.如权利要求1所述的一种多自由度云台，其特征是：所述推动杆A的端部通过万向球结构连接有一个顶块A，所述顶块A包括一个与顶推面接触的顶压面A；所述推动杆B的端部通过万向球结构连接有一个顶块B，所述顶块B包括一个与顶推面接触的顶压面B。

9.如权利要求1所述的一种多自由度云台，其特征是：在所述支撑基板上沿支撑基板的边缘设置有一个连接环，所述推动杆A、锁紧杆A、推动杆B、锁紧杆B与连接环之间通过螺纹连接。

10.如权利要求1所述的一种多自由度云台，其特征是：所述锁紧杆A包括一个与支撑基板固定的压杆A，在所述压杆A内同轴滑动连接有一个顶推杆A，所述压杆A与顶推杆A之间通过舒张弹簧弹性连接；顶推杆A的端部与连接块接触；所述锁紧杆B包括一个与支撑基板固定的压杆B，在所述压杆B内同轴滑动连接有一个顶推杆B，所述压杆B与顶推杆B之间通过舒张弹簧弹性连接；顶推杆B的端部与连接块接触。